基于正交试验分析的电火花放电磨削聚晶立方氮化硼复合片工艺

聚晶立方氮化硼(PCBN)材料具有高温抗热性和高硬度,是干式车削硬态材料的最佳选择,在黑色金属加工领域得到越来越广泛的采用。目前,电火花放电磨削加工是应用广泛的聚晶立方氮化硼焊接刀具加工方法之一。以GE公司PCBN复合片8200作为试样材料,采用正交试验法,在超硬刀具电火花磨削加工机床上加工PCBN复合片,结合扫描电镜观测、粗糙度仪测试,选取电极旋转线速度、峰值电流、脉冲宽度作为主要工艺参数,以材料去除量、电极损耗作为加工效率的评价指标,以样品加工表面粗糙度、变质层厚度作为加工质量评价指标,分析电火花放电磨削加工PCBN材料的工艺。试验结果表明:当电极旋转线速度60m/min、峰值电流2A、脉冲宽度20μs时,PCBN的去除量为1.1mm~3,电极损耗为3.2mm~3,PCBN样品加工面的表面粗糙度达到R_a0.8μm,变质层厚度为12μm,得到比较满意的加工效果。     

40Cr钢磨削强化的试验与数值仿真

利用磨削过程中产生大量的磨削热使40Cr钢表层的温度升高,超过奥氏体化的温度,然后快速冷却,使40Cr钢表层发生马氏体相变,达到强化40Cr钢表层的目的。在磨床上对40Cr钢进行磨削试验,观测并分析工件横断面相变层的组织变化、厚度值和硬度变化,以及加工后工件表面的粗糙度。借助有限元分析方法,对工件的温度场进行仿真,得出工件各处的温度变化历程,由马氏体相变条件来获得表层马氏体相变层的厚度值。试验结果表明,40Cr钢的表层发生了马氏体相变,表层的硬度值得到极大提高,表面粗糙度也满足常规磨削的要求。由有限元仿真得出的相变层厚度值和试验结果相吻合。因此利用磨削强化技术替代40Cr钢高频淬火强化工艺是可行的,并且这项技术可以对其他合金钢进行强化。借助有限元方法对工件表层的温度场进行仿真,可以预测相变是否发生和相变层的厚度,优化磨削参数,减少试验研究的次数和成本。     

电火花线切割加工Cr12MoV的温度场仿真分析研究

随着制造业的快速发展,科学经济地提高电火花线切割加工Cr12Mo V模具钢的加工质量变得尤为重要。为了满足这一要求,通过仿真模拟电火花线切割加工Cr12Mo V钢的温度场分布,来预测峰值电流的改变对表面粗糙度的影响,将白层厚度考虑在内并且修正仿真凹坑深度值后,与实际加工的结果进行对比验证,得出了更为吻合的修正凹坑深度曲线与表面粗糙度曲线,证实了利用ANSYS有限元分析软件模拟电火花加工温度场进行电参数的合理选择,以此改善加工质量的可行性。为实际生产中电火花线切割加工Cr12Mo V提供理论指导。     

镍基合金IN718电火花线切割单脉冲放电温度场分析

根据电火花加工原理,建立IN718镍基合金在电火花线切割过程中温度场的数学模型。基于有限元软件ANSYS对镍基高温合金IN718在单脉冲放电结束时刻的温度场分布进行有限元模拟仿真,经计算得到温度场分布图并对电蚀坑的宽度与深度进行预测,并与加工实验所得到的结果进行对比,对比结果表明,模拟结果与实际加工所得的数据比较吻合,验证了所建模型的准确性。所做的研究内容与获得的结果将为日后的电火花加工机理与在实际的生产加工中选择合适加工参数提供一定参考价值。     

电火花整形金刚石微粉砂轮的工艺试验研究

针对ELID磨削轴承钢内圆存在的金属结合剂超硬磨料砂轮整形难题,采用电火花整形技术对金刚石微粉砂轮进行工艺试验研究。在单脉冲放电能量理论指导下,进行正交试验探究脉冲电流、放电电压及占空比对砂轮表面三维粗糙度的影响及其最优参数组合。研究结果表明在脉冲电流10A,放电电压70 V,占空比20%的最佳工艺参数下进行电火花精密整形得到砂轮表面三维粗糙度的评价参数S_P、S_Q、S_(SK)及S_(KU)分别为13.05μm、4.89μm、-0.35、5.307和得到精度为4.18μm的砂轮圆度。最后将电火花精密整形后的W40粒度金刚石砂轮应用在ELID磨削轴承钢内圆中得到表面粗糙度为96 nm的加工表面。     

金刚石烧结电极放电烧蚀加工蚀除机理

为了提高电火花加工效率,采用内部随机分布金刚石颗粒的管状烧结磨头作为放电诱导烧蚀加工电极。首先利用烧结电极金属基体和钛合金材料产生电火花诱导放电,通过电极内部进气孔冲入助燃氧气,使材料表面产生电火花诱导烧蚀。其次利用电极中的金刚石颗粒在线修整烧蚀加工的氧化表面,提高烧蚀效率及表面质量。对钛合金TC4进行钻削试验,从高效烧蚀加工及金刚石颗粒修整作用两个过程分别对该加工方法的微观蚀除机理做了具体分析,并与常规电火花钻削、紫铜电极烧蚀钻削进行对比,分析了材料去除率、表面质量等指标。结果表明,在相同试验条件下,金刚石烧结电极的烧蚀加效率是常规电火花钻削加工的14.5倍,并获得了近似机械加工的表面质量。     

放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工基础研究

提出一种新加工方法——放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工(简称间歇烧蚀加工)。利用极间金属材料在高压氧气间歇通入阶段产生剧烈烧蚀并将蚀除产物吹离加工区域这一特性来实现材料的高效蚀除及较低电极相对损耗率的目的,且在氧气关闭阶段进行常规电火花加工以对表面进行修整,保证了加工表面精度及质量。与火花油、水中传统加工和持续烧蚀加工的试验对比表明:在相同电参数下,间歇烧蚀加工的材料去除率较传统火花油中的电火花加工提高了4.28倍,相对电极损耗率降低了72%。通过放电波形分析了间歇烧蚀的加工机理,并基于电极对的表面微观形貌和成分分析对其加工特点进行了研究。     

电火花—ELID磨削复合法加工铝基金刚石试验研究

采用电火花—ELID磨削复合法对铝基金刚石进行精密磨削加工试验,探究不同工艺参数对铝基金刚石加工表面质量的影响规律,并对工艺参数进行优化。试验结果表明,采用放电电流为16A、放电电压为90V、脉冲宽度为30μs、铜极转速为400r/min电火花加工工艺参数进行粗加工,采用电解电压为70V、占空比为60%、砂轮进给量为0.8μm/次、砂轮转速为2880r/min的ELID磨削工艺参数进行精密加工,可实现铝基金刚石材料的精密加工,并获得了表面粗糙度Ra=136nm的铝基金刚石加工样件。     

钛合金材料超高速磨削湿式温度场的有限元仿真

运用有限元方法建立了难加工材料钛合金湿式磨削温度场的数学模型,分析计算了超高速磨削状态下钛合金磨削区的磨削热分配率,并对钛合金超高速磨削湿式温度场进行仿真,得到了湿式磨削温度场的等温场.从而得出了钛合金主要磨削参数对湿式磨削温度场的影响趋势以及磨削深度方向上磨削温度的分布.为钛合金超高速磨削的研究打下了坚实的基础.     

基于有限元对电火花加工热影响层厚度预测的研究

电火花加工过程中工件局部受到庞大热能的作用,加工后该工件表面材料的物理与化学性能将不可避免的受到影响。以烧结钕铁硼(Nd2Fe14b)为研究对象,基于有限元对电火花加工钕铁硼热影响层厚度的预测模型,结果表明预测值与实际值接近,说明该模型可用来预测电火花加工后材料热影响层厚度,为后续磨削去除热影响层,提高工件的表面质量提供一定的理论依据。